鋁粉氮?dú)忪F化分級(jí)過(guò)程集成優(yōu)化控制系統(tǒng)研究.pdf

1、鋁粉氮?dú)忪F化生產(chǎn)工藝具有細(xì)粉率高，鋁粉活性好，球形鋁粉成型率高，生產(chǎn)安全等優(yōu)點(diǎn)，為很多企業(yè)所采用。鋁粉氮?dú)忪F化和分級(jí)工藝過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的工業(yè)過(guò)程，包括很多物理變化、化學(xué)反應(yīng)以及一些動(dòng)力學(xué)過(guò)程，具有強(qiáng)烈的非線性、強(qiáng)耦合、大滯后和不確定性等特點(diǎn)。生產(chǎn)過(guò)程中的關(guān)鍵控制變量霧化爐鋁液溫度用常規(guī)控制方法效果很差，直接影響了鋁粉的細(xì)粉率和產(chǎn)量。作為生產(chǎn)質(zhì)量指標(biāo)的鋁粉粒度分布無(wú)法直接實(shí)時(shí)地測(cè)量，給過(guò)程建模和優(yōu)化控制帶來(lái)了極大的困難。目前鋁粉氮?dú)忪F化分

2、級(jí)過(guò)程控制技術(shù)落后、自動(dòng)化水平很低，過(guò)程優(yōu)化控制問(wèn)題成為提高氮?dú)忪F化鋁粉細(xì)粉率和產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)瓶頸。本文以吉化集團(tuán)高碳醇廠的鋁粉生產(chǎn)裝置改造項(xiàng)目為背景，在對(duì)鋁粉氮?dú)忪F化和分級(jí)過(guò)程的機(jī)理深入分析的基礎(chǔ)上，提出利用集成優(yōu)化控制技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)鋁粉氮?dú)忪F化分級(jí)過(guò)程的實(shí)時(shí)有效的控制和過(guò)程優(yōu)化，并研制一套鋁粉氮?dú)忪F化分級(jí)過(guò)程集成優(yōu)化控制系統(tǒng)并成功應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。 1.在分析鋁粉氮?dú)忪F化分級(jí)過(guò)程機(jī)理特性和工藝流程特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了以鋁粉粒度分布

3、為目標(biāo)的鋁粉氮?dú)忪F化分級(jí)過(guò)程集成優(yōu)化控制系統(tǒng)的整體方案設(shè)計(jì)，采用IPC工控機(jī)+PLC+現(xiàn)場(chǎng)總線I/O模塊的形式，利用工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)，組成三層分布式控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了鋁粉霧化、氮?dú)庋h(huán)、鋁粉分級(jí)等全過(guò)程的集成優(yōu)化控制，保證了生產(chǎn)過(guò)程的安全運(yùn)行，減少了氮?dú)夂腿剂蠚獾南?，?yīng)用實(shí)施結(jié)果驗(yàn)證了設(shè)計(jì)方案的有效性。 2.由于霧化爐鋁液溫度受許多不確定因素的影響波動(dòng)很大，具有很強(qiáng)的非線性和大滯后等特性，難以建立確切的數(shù)學(xué)模型，其控制問(wèn)題很難利用

4、傳統(tǒng)的控制理論和方法解決。本文針對(duì)霧化爐的鋁液溫度變化特性，結(jié)合模糊控制器和PID控制器的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種模糊-PID復(fù)合控制器，利用加權(quán)因子，將模糊控制器的輸出和PID控制器的輸出加權(quán)綜合，使得控制器在誤差較大時(shí)，主要由模糊控制器起作用，具有較快的響應(yīng)能力，而在誤差較小時(shí)主要由PID控制器起作用，具有較高的控制精度，實(shí)現(xiàn)了模糊控制器和PID控制器輸出的連續(xù)平滑切換，在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中取得了較好的控制效果。 3.鋁粉氮?dú)忪F化生產(chǎn)過(guò)程中

5、，作為質(zhì)量指標(biāo)和控制目標(biāo)的鋁粉粒度分布很難用傳統(tǒng)的方法在線實(shí)時(shí)測(cè)量。本文提出利用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)測(cè)量與鋁粉粒度分布有直接影響的其它變量，建立起鋁粉粒度分布的軟測(cè)量模型，實(shí)現(xiàn)了鋁粉粒度分布的實(shí)時(shí)在線預(yù)測(cè)，為實(shí)施鋁粉霧化過(guò)程優(yōu)化控制提供了建?；A(chǔ)。 4.鋁粉氮?dú)忪F化生產(chǎn)過(guò)程中，工況條件是不斷變化的，根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)得出的各工藝參數(shù)設(shè)定點(diǎn)不一定能保證霧化效果達(dá)到最優(yōu)，因此需要對(duì)鋁粉氮?dú)忪F化過(guò)程實(shí)施優(yōu)化控制。本文以優(yōu)化鋁粉粒度分布為生產(chǎn)

6、目標(biāo)，采用改進(jìn)的遺傳算法對(duì)霧化過(guò)程各控制量的設(shè)定值進(jìn)行優(yōu)化、根據(jù)工況條件的變化動(dòng)態(tài)地設(shè)定各個(gè)控制環(huán)節(jié)的設(shè)定值使鋁粉氮?dú)忪F化效果達(dá)到最佳，從而提高微細(xì)鋁粉收率。 本文的研究工作獲得了國(guó)家“十五”科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目“先進(jìn)控制與優(yōu)化軟件及綜合自動(dòng)化軟件平臺(tái)產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)”(2001BA204B01)支持，針對(duì)鋁粉氮?dú)忪F化分級(jí)過(guò)程工藝特點(diǎn)和控制要求開發(fā)出了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的一體化解決方案和集成優(yōu)化控制系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)技術(shù)。作為示范應(yīng)用工程，在